tsurfの機械設計研究室
本ブログの御訪問ありがとうございます。機械設計歴20年以上のtsurfと言います。
今回は以下に関する記事です。
わかりやすい電磁弁の仕組みと原理 基礎編
⇩本記事は機械設計初心者の方で以下の方にオススメです⇩
とある初心者機械設計者エア配管系統図を頼まれたけどエアシリンダーの動作やエアブローに使う電磁弁って何だ？
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
管理人TSURFまずは電磁弁の役割と動作原理をわかりやすく説明します
- ①結論
- 電磁弁概要
- 電磁弁の構造
- 電磁弁の動作原理
- 今回の電磁弁解説について
- ②電磁弁の基本的な仕組み
- ノーマルクローズタイプ
- ノーマルオープンタイプ
- ③ノーマルクローズとノーマルオープンの使い分け
- ④電磁弁記号とその見方
- ⑤まとめ
- ⑥応用知識
①結論 電磁弁概要
電磁弁とは主にエアや液体を流すバルブを電気的に開閉する機器です。
電磁弁は、
- エアブローの自動弁
- エアシリンダーの駆動や制御
上記等の用途に用いられ機械には、ほぼ必須のものです。
電磁弁の構造
原理は至って簡単で、ノーマルクローズ（後述）を例にすると主な構成としては以下となります。
・コイル
・固定鉄心
・スプリング
・プランジャー
電磁弁の動作原理
弁を開閉させるためにプランジャーを直動運動させるのですが以下のようにコイルへの通電によって、動作を制御します。
コイルに通電していない状態では、スプリングによりプランジャーが弁に押さえつけられます。
コイル通電をすると固定鉄心が電磁石化し異極吸着によりプランジャーが引き寄せられます。
上記のように、
コイルへの通電のON/OFFによってプランジャーを直動運動させて弁を塞いだり、弁を開けたりしています。
今回の電磁弁解説について
今回は電磁弁の基本原理を、御理解いただきたいので単純な機構である直動式ポペット式の２方向弁をモデルに電磁弁の基礎を解説します。
その他の電磁弁はリンクを御参照ください。
②電磁弁の基本的な仕組み ノーマルクローズタイプ
ノーマルクローズとは、下図のようなバルブです。
- 非通電時でバルブが閉じている
- 通電時にバルブが開く
よって、ノーマルクローズの場合停電などにより電力供給が止まるとバルブが閉じます。
ノーマルオープンタイプ
ノーマルオープンとは、下図のようなバルブです。
- 非通電時でバルブが開いている
- 通電時にバルブが閉じる
スプリングが
プランジャーを押し上げる ⇩ ⇩流体を流す
通電時コイルに電流が
流れる⇩ ⇩固定鉄心が電磁石化⇩ ⇩同極反発によりプランジャーを押し下げる⇩ ⇩
流体の流れを遮断
よって、ノーマルオープンの場合停電などにより電力供給が止まるとバルブが開きます。
③ノーマルクローズとノーマルオープンの使い分け
直動型の電磁弁の特徴として、ずっと通電していると
- コイルが焼き切れる。
- スプリングが変形して戻らなくなる。
といったケースが稀にあります。
ですので 必要な時（できるだけ短時間）だけ通電するように、以下のように使い分けましょう
ノーマルクローズ ➡- 常時閉だが、必要な時だけ開くバルブ
- 停電時や装置停止時に必ず流体が止まって欲しいバルブ
- 常時開だが、必要な時だけ閉じるバルブ
- 停電時や装置停止時に流体が流れていても問題ないバルブ
④電磁弁記号とその見方
２方向弁電磁弁におけるエア配管系統図を作成するときの電磁弁記号です。
ノーマルクローズ ノーマルオープン
ノーマルクローズの例でいうと
向かって右側⇒スプリングの絵があります。
－つまり、非通電時ではースプリング駆動をして流路がシャットされているという図になっています。
向かって左側⇒電磁石の絵があります。
－つまり、通電時では－ 電磁石が磁力化しバルブが開いているという図になっています。
⑤まとめ
- 電磁弁とは、電磁石とスプリングを利用した流体制御機器です。
- 一般的にノーマルクローズは非通電時スプリングにより、流路を常時シャットしています。通電時に電磁石により、流路をオープンします。
- ノーマルオープンは非通電時スプリングにより、流路を常時オープンしています。通電時に電磁石により、流路をシャットします。
- それぞれ、メリット デメリットがあり使い分けます。
⑥応用知識
今回は 直動ポペット式２方向電磁弁で電磁弁の基礎を解説しました。
基礎を理解して頂いた上で、応用知識として
エアシリンダー駆動用の場合の制御用電磁弁は内部パイロット スプール式5方向弁です
また、２方向弁は流体のON/OFFの２択であることから、主にエアブロー用に用いますが
エアブロー用のものでも、大流量のエアブローの場合内部パイロット スプール式３方向弁を使う場合もあります。
詳しい電磁弁の種類と使い方については⇩以下の記事を御参照ください⇩
本記事は以上です。最後までお読み頂きありがとうございます。